2

2
3

文字

分享

2
2
3

同樣都是「中央 DO」,為什麼我們能聽出是哪種樂器的聲音?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/15 ・1966字 ・閱讀時間約 4 分鐘

平時,在學校和補習班時,如果朋友從背後呼喊你的名字,你通常不需要回頭,就可以知道是誰的聲音;而在聆聽音樂時,即使各種樂器的聲音混雜在一起,還是可以聽出如鋼琴、吉他、爵士鼓等不同樂器的音色。可是,為什麼我們能分辨出不同的人聲和樂器呢?想知道答案,就得先認識基音和泛音!

首先,讓我們看一段動畫。在這段動畫裡,主角阿棋出生在醫生世家,卻想成為一位厲害的電吉他手。他不斷練習、上台表演,也邀請家人一同前來欣賞搖滾樂演出。可是,阿棋的二哥聽完表演後,卻只覺得電吉他很吵。

「音樂關鍵字(Unlocking Music)」EP8:Rock Me 搖滾夢想。影/YouTube

基音與泛音

不管是鋼琴、吉他、爵士鼓,還是人聲,只要振動頻率相同,就能發出相同的音高,比如中央 DO 的頻率是 261.6Hz,也就是說,只要聲音每秒來回振動 261.6 次,就能準確發出中央 DO 的音高。但仔細想想,如果音高都一樣,所有聲音聽起來不就都一樣嗎?

沒錯!所以當我們聽見一個音,其實是聽見了很多不同頻率疊加而成的聲音,只是我們的大腦習慣將這些聲音理解成一個音。換句話說,當我們聽見樂器發出 DO 的音高,其實是同時聽見了代表音高的 「基音」261.6Hz,還有代表音色的「泛音」,也就是頻率 261.6Hz 以外的聲音。

想進一步瞭解基音和泛音,就得從一根弦的振動開始說起。

一根弦的振動

首先,讓我們來看看一根弦有幾種振動模式。當我們撥動琴弦彈奏一顆音,在最簡單的情況下產生的振動會呈現如圖一 1×f 的波形。假設這顆音是中央 DO,那麼這個波形就會每秒來回振動 261.6 次。

然而,一條弦並不會只有一種振動模式,有可能是圖中 2×f 的波形。在這種情況下,頻率就會變成兩倍,也就是每秒來回振動 2×261.6 次,變成高八度的中央 DO。除此之外,振動方式也有可能是圖中 3×f 或 4×f 的波形,變成高一個完全八度再加一個完全五度,或兩個八度的中央 DO。

按照相同的邏輯,一根弦可以有 n 種振動模式,產生 n×f 的波形和 n 種八度音高。

一根弦的振動模式。圖/Wikipedia

現在,我們知道了振動模式、波形和音高之間的關係,可是實際上,弦的振動模式非常複雜,是所有振動模式混合而成。因此,在彈奏中央 DO 時,琴弦除了產生 261.6Hz 的頻率,同時也會產生 2×261.6Hz、3×261.6Hz、4×261.6Hz,以及所有整數倍頻率的聲音,而最低頻率的聲音(261.6Hz)就是「基音」,也就是大腦所認知的音高,其餘頻率則統稱為「泛音」,主要影響聲音的音色。

以小提琴和鋼琴為例,即使彈奏同一顆音,波形仍然不同,就是因為不同樂器發出的泛音強弱不同,改變了我們聽見的音色。這就是我們能夠分辨不同樂器聲音的原因。

小提琴和鋼琴的波形不同,是因為泛音(音色)不同。圖/馬爺爺

聲譜圖

現在,試試用一聲讀出注音「ㄚ、ㄝ、ㄧ、ㄛ、ㄨ、ㄩ」,你就會發現,即使音高一樣,卻還是能聽出差別,原因就在於它們的泛音(音色)不同。透過電腦軟體,我們可以將人聲轉換成「聲譜圖」,進一步解析泛音的區別,如圖三。

圖三的縱軸是頻率,橫軸是時間。水平線條是聲音能量的強度,顏色越深表示能量越強、聲音越大。每個音各有泛音較強以及較弱的頻率範圍,比如「ㄚ」在 500 至 700Hz 左右的泛音線顏色很深,表示聲音較強,但「ㄧ」和「ㄩ」就相對微弱,構成獨特的音色。

「ㄚ、ㄝ、ㄧ、ㄛ、ㄨ、ㄩ」的聲譜圖。圖/科學發展

日常生活中的泛音

從上述說明,我們發現不只是樂器,就連人聲有不同的音色,也同樣是因為泛音不同。最後,讓我們回到文章開頭,看看阿棋的二哥為什麼覺得電吉他很吵。

影片提到,搖滾樂表演的電吉他音色,之所以聽起來很特別,正是因為電吉他手善用推弦技巧,增加泛音的「雜質」。假設基音頻率為 1,那麼除了整數倍頻率的泛音以外,推弦後可能會出現 1.9、2.1 等非整數倍頻率的雜質,讓搖滾樂聽起來雖吵,卻也更有靈魂、更有渲染力!

參考資料

  1. 音樂與泛音
  2. 一次搞懂「泛音列」!
  3. Harmonic series (music) – Wikipedia
  4. 馬爺爺 23:漫談聲音
文章難易度
所有討論 2
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
147 篇文章 ・ 268 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

4

2
1

文字

分享

4
2
1
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/15 ・2255字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

你有過邊聽音樂邊跑步的經驗嗎?讓我們先來看一段動畫,再開始今天的主題!動畫裡的主角阿辰有個熱愛跑步的阿公,他想要挑戰路跑,於是向阿辰下戰帖,想看誰可以先跑完四圈操場。沒想到,原本落後的阿辰,戴上耳機後,竟然逆轉局勢,贏得了比賽。這究竟是什麼魔法?為什麼音樂能讓阿辰瞬間變成飛毛腿呢?

「音樂關鍵字(Unlocking Music)」EP2:奔跑吧!阿公(Go, Grandpa, Go!)。影/YouTube

日常生活中的音樂與運動

2014 年,美國音樂潮牌 Sol Republic 調查 1,000 位民眾使用耳機的習慣,有 62% 的民眾表示「一整天沒有聽音樂,比一整天沒有社交活動」更糟,另外也有 40% 的民眾表示,如果沒有搭配音樂,他們想要運動、鍛鍊身體的欲望就會大幅降低。

在臺灣,如果你曾經踏進健身房或運動中心,想必聽過從喇叭傳出來的快節奏音樂,或是看過不少人戴著耳機跑步、舉重、騎飛輪。如果你在學校或熱鬧的商圈看過街舞表演,通常也都是選用節奏明快的流行歌。可是,為什麼音樂和運動有關呢?一邊運動,一邊聽音樂,真的對我們有幫助嗎?如果有,背後的科學原理又是什麼?

聲音如何穿越耳朵、抵達大腦?

想知道為什麼音樂和運動有關,就得先瞭解聲音如何穿越耳朵、抵達大腦。

從生理構造來看,我們的耳朵可分為三部分:外耳、中耳和內耳。外耳負責將接收到的聲波傳入中耳。中耳有「耳膜」和「聽小骨」,能夠增強聲波,將聲波轉換成內耳能夠解讀的訊號。內耳有「耳蝸」和「前庭系統」,分別掌管聽覺和平衡感。這兩個結構會在末端合體,成為「前庭耳蝸神經」,也就是 12 對腦神經中的第 8 對,可以將聲音訊號直接送進大腦。

聽小骨(綠色)、耳蝸(粉紅色)與前庭耳蝸神經(藍色)。圖/iStock

擅長平衡、喜歡打節拍的前庭系統

說到平衡感,那就和運動有關了!前庭系統的功能就是穩定身體,讓我們走路時不易跌倒、運動時能保持平衡,眼睛追蹤移動物體時,也不至於暈頭轉向。這些都要歸功於前庭系統裡頭的「半規管」和「耳石」,前者感知旋轉,後者感知重力與加速度。

如果我們一邊跑步一邊聽音樂,讓節奏規律的低頻重拍經由前庭系統刺激大腦,就能讓大腦誤以為是雙腳落地的低頻聲響。如此一來,大腦就會透過前庭系統發送訊號給肌肉,幫助腳步保持規律。換句話說,如果音樂節奏與步伐速度相近,跑起來就能更輕鬆;反之,如果換成節奏較慢的音樂,前庭系統就會讓我們不自覺放慢腳步,導致運動效果不佳。

研究顯示,聽音樂運動「效果十分顯著」

早在 1911 年,美國統計學家艾爾斯(Leonard Ayres)就發現,如果賽道旁有樂隊演奏,自行車選手踩踏板的速度也會隨之加快。[1] 2012 年,英國雪菲爾哈倫大學(Sheffield Hallam University)的研究進一步證明,相較於踩踏速度沒有和音樂節拍同步的選手來說,同步選手的耗氧量減少 7%,意思就是比較不容易疲累或缺氧。由此可見,音樂就像身體的節拍器,可以穩住運動節奏,減少體力耗損。[2]

2017 年,印度幾所大學的醫學院教授共同研究音樂對青少年運動表現的影響。這些教授找來 50 位年齡介於 19 到 25 歲的學生,讓他們連續 10 個早晨在跑步機上運動,速度不限,累了就可以停下來。研究數據顯示,在沒有播放任何音樂時,男性的平均運動時間約為 26 分鐘,女性則是 18 分鐘;相較之下,當他們聆聽各自喜歡的音樂時,男性的平均運動時間可以達到 42 分鐘,女性則是 31 分鐘,前後有非常明顯的落差。[3]

音樂能夠顯著延長青少年的慢跑時間。圖/IJPPP

2020 年,美國桑福德大學(Samford University)的研究也顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。雖然臥推速度幾乎沒有差異,如圖(a),可是臥推次數明顯增加。根據圖(b)的數據,如果聆聽不喜歡的音樂(NON-PREF),平均只能推 11.1 下,經過兩分鐘休息後,只能再推 8.0 下;但如果聆聽喜歡的音樂(PREF),平均可以推 13.5 下,經過兩分鐘休息後,也可以再推 9.4 下,可見聽音樂運動的效果確實非常顯著。[4] 

研究顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。圖/JFMK

註解

參考資料

  1. Sound Over Pounds: Survey Finds Two Out Of Three People Cut Their Workout Short Or Ditch It Completely Without Headphones
  2. 認識耳朵 – 歡迎光臨林口長庚耳鼻喉部
  3. Let’s Get Physical: The Psychology of Effective Workout Music
所有討論 4
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
147 篇文章 ・ 268 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

1

2
1

文字

分享

1
2
1
音樂不只仰賴感性,理性的科學知識是認知的基礎。——新銳節目《音樂關鍵字》
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/01 ・2689字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 文/陳彥諺

我們的生活中充滿了音樂。走在大街上,路邊潮流服飾店家放著節奏明快的流行樂,轉個彎,進入咖啡廳,裏頭播放著的是變化豐富的爵士樂,再戴上耳機,接續手機中上次播放的樂曲,忍不住就跟著旋律搖頭哼唱。

你喜歡音樂嗎?高三的阿辰很喜歡。作為一個喜愛音樂的青少年,他並不滿足於單純的欣賞而已,為了進一步靠近音樂,他還加入搖滾樂社,擔任貝斯手,並且,當談到音樂的相關現象,阿辰總能侃侃說出背後的原理從何而來。

阿辰不僅僅是熱愛音樂的高中生,他的另一個重要身份是——《音樂關鍵字》的男主角。

阿辰不僅僅是熱愛音樂的高中生,他的另一個重要身份是——《音樂關鍵字》的男主角。圖/音樂關鍵字

做音樂的關鍵——理性

《音樂關鍵字》是由客家電視台花費長達三年的時間製作而成,一共八集,每集皆為 10 到 20 分鐘左右,是結合 3D 動畫及原創音樂的科普動畫。

篇幅雖短,但兼具理性與感性,作為自然科學與人文藝術的對話與結合,《音樂關鍵字》內容一點都不馬虎。除了透過角色之間的有趣互動,傳達有歡笑、有淚水、有世代溝通等橋段的溫暖故事外,更藉由故事為引子,每集說明 2 至 3 個音樂相關的科學知識。

許多人談到「音樂」,便認為那是「感性的產物」,言下之意是,音樂似乎是由抽象的情感所主宰,不過如果要能掌握聲音、有效率的做出自己想要的音樂,背後牽涉的其實是理性的科學原理——理性,是建立認知的基礎。

《音樂關鍵字》藉由故事為引子,每集說明2至3個音樂相關的科學知識。圖/音樂關鍵字

試想,當我們心中有著豐沛情感,想藉由音樂表達出來,該怎麼做呢?首先必須正確了解聲音本身的性質,包含了響度、頻譜、直達聲音、殘響、泛音、共振等聲學知識,也須掌握人體的前庭系統、酬賞系統等生理層面的認知後,才能正確地欣賞、理解且運用,讓音樂順利成為表達情感的媒介。若不能正確掌握音樂知識,便容易發生「怎麼好像怪怪的?」卻說不出所以然,也無從改善的窘況。

科學知識不複雜,《音樂關鍵字》用故事解答

音樂的科學知識聽起來很複雜嗎?一點也不。在《音樂關鍵字》的動畫裡,生硬的聲學知識、艱深的人體系統概念等,透過專業物理教師、音樂顧問提供的知識概念,再經劇組人員以生活事件及場景串連,音樂的科學知識便能在短短十分鐘內,讓人看著影片就已輕鬆掌握。

比如,EP06〈你好,我叫江東平〉中,藉由青少年阿辰與患有自閉症的江東平,兩人攜手協作共創一曲的故事,讓大眾看見自閉症學童的狀況,以及「音樂」可以如何有效治療,協助自閉症患者逐漸融入常人生活。

在 EP06〈你好,我叫江東平〉中能看見自閉症學童的狀況,以及「音樂」可以如何有效治療,協助自閉症患者逐漸融入常人生活。圖/音樂關鍵字

江東平是高功能自閉症,智商其實和一般人無異,不過由於大腦內的聽覺區附近、額葉、邊緣系統的結構或功能異常,導致自閉症患者出現了社交溝通及語言使用的障礙。腦科學研究進一步指出,在音樂治療的過程,可增強聽覺區附近、額葉、邊緣系統三者的連結,因而增強社交能力、共享式注意力、語言能力等。

青春總是充滿騷動與不安,也因此許多青年朋友們很著迷於重金屬音樂,不過,要如何發出如同野獸般的嘶吼聲同時不傷及喉嚨呢?為什麼當主唱用吼音唱歌,就會聽不清楚歌詞呢?EP03〈吼〉這一集中,從發聲原理切入,給了觀眾十分詳盡的解答。

由於人類有真聲帶與假聲帶,假聲帶位於真聲帶之上。當肺部空氣受到擠壓,從氣管上衝,通過聲帶之間的夾縫造成振動,便會發出聲音。振動真聲帶所發出的聲音,因為振動頻率固定,有清晰的音高,不過吼音特別會用到假聲帶,而假聲帶的振動往往不規律,發出的聲音不具清晰的音高,在音階與聲調不明顯的情況下,就難以聽懂吼音所唱出的歌詞了。

要如何發出如同野獸般的嘶吼聲同時不傷及喉嚨呢?答案就在 EP03〈吼〉這一集中。圖/音樂關鍵字

《音樂關鍵字》的開篇 EP01〈尋聲〉則是一個在具有科學教育性同時,格外感人的故事。

阿辰喜歡捕捉聲音,自己存錢買了一套錄音設備錄製動物的聲音。某次,在他潛入森林,偶然遇到了一座廢墟,裡頭的鬼魂央求阿辰在陽光出來前,替他們錄製作品。

由於鬼魂不能移駕到專業錄音室,阿辰只能以簡易設備錄音,他注意到了「場域」的限制。由於聲波在遇到障礙物時會反射,當聲波在封閉且無吸音物品的空間裡,便會快速地從四面八方反彈,當反射的時間間隔少於 0.1 秒,就會產生混合餘音,造成「殘響」。不過,阿辰利用他的音樂知識解決問題,順利替鬼魂們錄音,也是在錄音同時,阿辰才發現自己已經遺忘許久的秘密。

最終章 EP08〈搖滾夢想〉,阿辰與高中社團夥伴們站上了搖滾舞台,他們用充滿破壞性與雜質的音樂榮獲第一名,而出生醫生世家的阿棋是他們的重要音樂夥伴。

最終章 EP08〈搖滾夢想〉,阿辰與高中社團夥伴們站上了搖滾舞台,他們用充滿破壞性與雜質的音樂榮獲第一名。圖/音樂關鍵字

不打算考醫學系的阿棋,家裡的人並不了解他喜愛的搖滾樂,卻願意支持他走一條不同的路,因為阿棋就像是搖滾樂中不能沒有的「雜質」,特殊而豐富的雜質,會使得搖滾樂聽起來格外有渲染力。一個乾淨清楚的樂音,在頻譜軟體上看來是一系列頻率成整數比的泛音,但搖滾樂中為了追求聽覺的刺激,會以特殊演奏技法、效果器等,讓相鄰泛音之間出現雜質,以表現音樂張力。

各大平台皆可收看《音樂關鍵字》

《音樂關鍵字》除了科學知識內容豐富扎實外,3D 動畫也別具風格,視覺也是享受,此外,節目中選用的音樂類型多元,貼合現代人的閱聽喜好,更由專業音樂人譜曲、填詞、配唱,內容好看又好聽。

目前《音樂關鍵字》已上架到客家電視台、Youtube 頻道囉,只要搜尋節目名稱,即可找到收看連結!

此外,精心製作的節目原曲,也可上 StreetVoice節目官網 收聽喔!

所有討論 1
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
147 篇文章 ・ 268 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

1

2
0

文字

分享

1
2
0
高音唱不上去可以降 KEY,高頻聽不清楚可以……?──談助聽器降頻技術
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2022/07/23 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 文/雅文基金會聽語科學研究中心 張逸屏

在 KTV 歡唱時,當挑戰高音不成,還偏偏硬是要唱,就會用大絕招──降 key!但你知道嗎?其實助聽器也有類似降 key 的功能喔!也就是所謂的「降頻技術」。但是,助聽器降頻技術到底是怎麼運作的呢?對於聽損者的語音理解真的有幫助嗎?

圖一:助聽器除了將音量放大外,某些型號也有降頻功能,針對高頻的聲音做處理,希望能讓聽損者更加享受聆聽的生活樂趣。圖/Unsplash

一般我們聆聽到的各種聲音,包含了許多高低不同的頻率,低頻的聲音像是打雷、海浪、抽油煙機和語音/ㄨ/等,而高頻的聲音則是像鳥叫、哨子、指甲刮黑板和語音/ㄙ/等聲音。但事實上,絕大多數的聲音都是由許多高低不同的頻率所組成,只是每個聲音的組成成份當中,高低頻的比例不同而已。

所以當我們說這是一個高頻的聲音或語音時,只是意味其中高頻聲音的佔比較多,並不代表當中完全沒有低頻的成份。因此,在討論聽力損失時,除了損失程度(類似近視度數)之外,對不同頻率聲音的接收程度也是需要考量的面向。例如,有些聽損者可能是從低頻到高頻的聽損程度都差不多,有些則在不同頻帶聽損程度變化很大。

一般而言,對於降頻技術使用反應較好的聽力損失者,是屬於高頻區域聽力受損較重的,主要是陡降型聽損和高頻型聽損這兩大族群(如圖二)。受限於助聽器放大強度的限制,無法將高頻的聲音放大到這些聽損者可利用的程度。再者,即使可放大到足夠大聲,但聽損者常有耳蝸死區 [註 1] 和頻率解析能力 [註 2] 不足的狀況,導致大腦無法接收及運用這些被放大後的高頻語音。

因此,某些廠牌型號的助聽器,便具備降頻的功能,將降頻功能開啟後,聽損者在較小的音量時就能聽得到高頻的語音,讓高頻的聽力察覺閾值 [註 3] 能夠降低。如此一來,許多聽損者容易錯失的高頻語音,像是/ㄙ、ㄐ、ㄔ、ㄈ/等就都可以聽得到了,也可能比較不會產生誤聽的狀況,例如將「舌頭」聽成「額頭」(沒聽到/ㄕ/)[註 4]

圖二:臨床上使用助聽器降頻功能後,效果較好的兩種聽損類型(此處聽力圖類型僅為示意)。圖/雅文基金會

三種降頻技術,概念相似、作法不同 

那麼當助聽器的降頻功能開啟時,是怎麼進行訊號處理的呢?降頻技術的原文是 frequency lowering,有時也稱作移頻技術(frequency shifting),顧名思義就是將聽損者聽不到的、較高頻率帶的聲音,挪移到聽損者聽力較好的低頻率帶,讓聽損者能聽到。

在訊號處理方面,通常會依據個案的聽力圖先決定一個起始頻率,針對比起始頻率要高的頻帶來進行降頻處理。而訊號處理的方式大致可分為三種類型(不同廠牌的助聽器可能會使用不同的處理方式),包括:頻率搬移(frequency transposition)、頻率合成(frequency composition,有時亦稱為頻率轉換,即 frequency translation)和頻率壓縮(frequency compression)。[1]

如圖三(a)所示,頻率搬移是將起始頻率以上的聲音直接搬移到低頻帶,和低頻帶原本的聲音重疊在一起,而且被移走的部份並不保留,如同圖三(a)中,兩個紫色方形移到低頻的區域,原本高頻帶的地方變成灰色,表示沒有訊號。

圖三:降頻技術共分為三種類型。圖/修改自 Oticon Whitepaper

頻率合成則和頻率搬移很相似,只是在搬移之前會把高頻帶的聲音先進行壓縮,如同圖三(b)中,搬移到橘黃色方形上方的兩個紫色方形疊在一起了(頻寬變小),而且在高頻帶仍然保留原本的聲音。

而第三種是如圖三(c)的頻率壓縮,是把高頻帶的聲音以不同壓縮比例的方式往低頻率帶擠壓,因為有不同的壓縮比例,也就是非線性的,故有時也稱作非線性頻率壓縮(non-linear frequency compression; NFC)。

「聽得到」和「聽得清楚」的拉鋸戰

這三種降頻技術都是將原本聽損者聽不到的高頻聲音,搬移到聽損者聽力較好的低頻帶,藉此讓助聽器使用者能聽到原本無法聽到的聲音。但是,有別於 KTV 的降 key 是全部聲音往低頻搬移,助聽器的降頻技術只有針對部份高頻的聲音處理,所以整體來說會有某種程度的扭曲 [2]。若以視覺來比喻,降頻技術則有點類似遊樂園的哈哈鏡(曲面鏡),對於不同區域採用不同方式的反射,所以會有扭曲現象。

哈哈鏡的扭曲影像讓人發笑,但降頻技術若導致聲音過度扭曲而無法辨識,那可不好玩!所以,降頻技術雖然可以提升「察覺」高頻聲音的表現,但能否提升「理解」就不一定了。也就是說,即便降頻技術讓聽損者能聽到/ㄙ、ㄐ、ㄔ、ㄈ/等高頻語音,但聽起來也許已經不像這些聲音了,有些人或許透過訓練和適應後能辨識這些語音,但也有些人會完全無法適應。因此,如同圖四,降頻技術就是「聽到」和「扭曲聲音」兩者之間的權衡取捨 [3]

圖四:降頻技術雖然可以讓原本聽不到的聲音變成聽得到,但代價是聲音或多或少地被扭曲了。因此必需在聽到(察覺)和聽懂(理解)之間取得平衡。圖/修改自 Flaticon

有一項針對高頻聽損者的研究,分析使用降頻技術的效益和高頻帶平均聽力閾值間的關係,發現高頻聽力閾值愈高(高頻聽力相對較差),使用降頻技術後在聽能表現的提升愈顯著 [3],因為對這些聽損者而言,能聽到高頻的聲音是比較重要的,因此可以接受一點聲音扭曲的代價,來換取聽得到高頻聲音的效益。

但對高頻聽力相對較好的人來說,可能原本可以聽得到一些高頻語音,因此也比較會感受到聲音被扭曲了。這樣的研究發現讓我們了解,降頻技術並不一定適合每個聽損者。

參數設定和聆聽情境是關鍵

除了要選擇合適的對象來使用降頻技術之外,聽力師也需要針對聲音處理技術的參數做合適的設定,才能在「聽到」和「扭曲聲音」兩者之間找到完美的平衡點。因為研究也發現,當降頻處理的程度愈大,也就是起始頻率愈低或壓縮程度愈大,那麼搬移/壓縮的聲音就愈多、聲音特性改變的幅度也愈大,此時助聽器使用者也容易覺得音質變差了 [3]。因此,挑選到合適的參數設定,才能在音質變化不大的情況下,享受到改善高頻語音察覺的益處!

此外,對降頻技術效益有影響的因素還包括了聆聽的情境,例如環境是安靜/吵雜、或內容是語音/音樂。相對於安靜的環境,在吵雜的環境中,助聽器使用者較能接受大程度的降頻處理 [3],可能是在安靜情境下較能感受到降頻處理帶來的音質改變,而在吵雜時,「聽得到」的重要性會更加凸顯。

而相較於語音,降頻技術可能會對聆聽音樂產生負面影響 [4]。對語音來說,頻率的搬移和壓縮影響比較小,因為許多高頻子音其實有點類似寬頻的噪音,所以即使頻率被悄悄偷天換日到低頻帶了,再加上情境和上下文的線索,聽者仍然能理解接收到的語音。但在聆聽音樂時,精準的頻率是很重要的。概念上可以從「和絃」來理解,和絃中的組成音符,每個音都必須在正確的頻率上,組合起來的和絃才會是正確而且悅耳。這樣就不難理解降頻技術可能會對於聆聽音樂造成較大的負面影響,造成聲音聽起來不和諧。

圖五:助聽器降頻技術可能對於音樂聆聽來說有較大的負面影響。圖/Irasutoya

和聽力師共同尋求最佳解方

綜合以上的研究發現,我們知道聽損者和聽力師針對降頻技術的討論,除了自己是否適合使用外,也要嘗試不同的參數設定,甚至是在不同聆聽環境中選擇是否開啟降頻功能、或設定不同的參數。其實就和所有的助聽器選配和調整一樣,都需要和聽力師密切討論、並說明在使用上的感受,才能讓助聽器發揮最理想的效果。

總結來說,降頻助聽器可能可以提升聽損者的聽音表現,但不見得適用於每個人。而且,若降頻處理的範圍或壓縮程度較大,也可能會讓聲音的音質改變、或語音的特性被扭曲,而導致聽不清楚的狀況。總結來說,使用降頻助聽器時,關鍵就是要以「最少的聲音扭曲」來換取「聽得到」高頻音的好處 [2]

註解

註 1:相對於聽力損失是耳蝸中的毛細胞不健全或功能異常,耳蝸死區(cochlear dead regions)則是某些區域完全沒有毛細胞,導致有某些特定頻率的聲音,再怎麼放大也無法聽到。

註 2:頻率解析能力為分辨兩個不同頻率聲音的能力,一般來說聽損者的頻率解析能力也會較差。

註 3:「聽力察覺閾值」為某一頻率下,個人能聽到(察覺)聲音的最小音量。閾值愈高,表示要愈大聲才聽得到,聽損的程度就愈重。

註 4:想了解更多關於「高頻聽力損失」和「微聽損」相關資訊,可參閱雅文基金會「微聽損網站」和「如果小美人魚失去的是聽力,幸福也沒有比較容易:談輕微聽力損失『微聽損』」一文。

參考資料

  1. Angelo, K., Alexander, J. M., Christiansen, T. U., Simonsen, C. S., & Jespersgaard, C. F. C. (2015). Oticon Frequency Lowering: Access to high-frequency speech sounds with Speech Rescue technology. Oticon Whitepaper.
  2. McCreery, R.W. (2016, October). 20Q: Frequency lowering ten years later – evidence for benefit. AudiologyOnline, Article 18370.
  3. Souza, P. E., Arehart, K. H., Kates, J. M., Croghan, N. B., & Gehani, N. (2013). Exploring the limits of frequency lowering. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 56(5), 1349–1363.
  4. Chasin, M. (n.d.). The Problem with Frequency Compression and Music.
所有討論 1
雅文兒童聽語文教基金會_96
38 篇文章 ・ 198 位粉絲
雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。